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1、广东省科学技术职业学院广州市公用事业高级技工学校教学点成人高等教育毕业设计（论文） 题 目 数控机床主轴常见故障及故障分析和解决方法 系 别 机电工程系 专 业 数控技术与应用 年级班别 大专10数控2b班 姓 名 李国林 学 号 20104619 指导教师 林奕滔 2012年4月2日广东省科学技术职业学院广州市公用事业高级技工学校教学点制目 录1.数控系统与数控机床技术发展趋势11.1 数控系统发展趋势12. 数控机床主轴结构22.1高速加工对机床主轴的要求22.2 主轴的结构设计23. 数控机床主轴的故障分析与维修2 4. 数控机床运行中主轴的异常现象34.1主轴发热现象34.2主轴出现异
2、常噪音或振动34.3切削时主轴出现停转或旋转不稳现象45.结束语 46.参考文献4数控机床主轴常见故障及故障分析和解决方法摘要：随着电子技术和自动化技术的发展，数控技术的应用越来越广泛。数控机床的主轴技术也是相当的重要，但往往也会出现故障,外此给操作人员带来便,为了发挥数控机床的使用效率,本文中介绍了数控机床主轴常见的故障及对它的故障分析和解决的方法。关键词： 数控技术，主轴结构，故障诊断。 1. 数控系统与数控机床技术发展趋势1.1 数控系统的发展趋势 从目前世界上数控技术及其装备发展的趋势来看，数控系统正在向电气化、电子化、高速化、精密化等方面高速发展，其主要研究热点有以下几点：(1)高精
3、高速高效化速度效率、质量是先进制造技术关键的性能指标，是先进制造技术的主体。若采用高速cpu芯片、risc芯片、多cpu控制系统、高分辨率检测元件、交流数字伺服系统、配套电主轴、直线电机等技术可极大地提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。在今后的几年，超精密数控机床正在向精密化、高速化、智能化和纳米化发展，汇合而成的新一代数控机床。(2) 柔性化数控系统采用新一代模块化设计，功能覆盖面更宽，可靠性更强，可满足不同用户的需求。同一群控系统能根据不同生产流程，自动进行信息流动态调整，发挥群控系统的功能。(3)多轴化多轴联动加工，零件在一台数控机床上一次装夹后，可进行自动换
4、刀、旋转主轴头、旋转工作台等操作，完成多工序、多表面的复合加工，不仅光洁度高，而且效率也大幅度提高。(4)软硬件开放化用户可根据自己的需要，对数控系统软件进行二次开发，用户的使用范围不再受生产商的制约。(5)实时智能化在数控技术领域，实时智能控制的研究和应用正沿着：自适应控制、模糊控制、神经网络控制、专家控制、学习控制、前馈控制等方面发展。如编程专家系统故障诊断专家系统，当系统出了故障时，诊断、维修等实现智能化。2. 数控机床主轴结构2.1高速加工对机床主轴的要求 高速加工对机床主轴系统不仅要求转速高，输出的扭矩和功率要大，还要求具有较高的主轴回转精度和在高速运转中保持具有良好的刚度、抗震性及
5、热稳定性。 目前，国际上工业发达国家生产的高速加工中心主轴最高转速高达 20,000 100,000r/min ，国内中小型加工中心、数控铣床的主轴最高转速也达 4000 6000r/min 。 实际应用中主要有两类高速主轴： 一类是具有零传动的高速电主轴，这类主轴因采用电机和机床主轴一体化的结构，并经过精确的动平衡校正，因此具有良好的回转精度和稳定性，但对输出的扭矩和功率有所限制； 另一类是以变频主轴电机与机械变速机构相结合的主轴.这类主轴输出的扭矩和功率要大得多，但相对来说回转精度和平稳性要差一点，因此对于这类主轴来说，如何正确地设计机床主轴及其组件对机床加工精度的影响是至关重要的。2.2
6、主轴的结构设计(1)主轴结构（功率、速度）(2)结构设计（用三维软件绘制主轴所有零件三维造型，并装配）(3)工程图：非标准件二维图纸（电子图）4张A4 ,1张A2(手工绘制)(4)设计说明书内容：主要零件设计尺寸计算、主要零件选用依据、主轴强度校核、主轴寿命计算、主轴速度计算3.数控机床主轴的故障分析与维修(1)故障现象一:不带变频的主轴不转故障原因处理方法机械传动故障引起检查皮带传动有无断裂或机床是否挂了空挡供给主轴的三相电源缺相或反相检查电源,调换任两条电源线电路连接错误认真参阅电路连接手册,确保连线正确系统无相应的主轴控制信号输出用万用表测量系统信号输出端,若无主轴控制信号输出,则需更换
7、相关IC元器件或送厂维修系统有相应的主轴控制信号输出,但电源供给线路及控制信号输出线路存在断路或是元器件损坏用万用表检查系统与主轴电机之间的电源供给回路,信号控制回路是否存在断路;是否存在断路;各连线间的触点是否接触不良;交流接触器,直流继电器是否有损坏;检查热继电器是否过流;检查保险管是否烧毁等。(2)故障现象二:带变频器的主轴不转故障原因处理方法：机械传动故障引起检查皮带传动有无断裂或机床是否挂了空挡供给主轴的三相电源缺相检查电源,调换任两条电源线数控系统的变频器控制参数未打开查阅系统说明书,了解变频参数并更改系统与变频器的线路连接错误查阅系统与变频器的连线说明书,确保连线正确模拟电压输出
8、不正常用万用表检查系统输出的模拟电压是否正常;检查模拟电压信号线连接是否正确或接触不良,变频器接收的模拟电压是否匹配强电控制部分断路或元器件损坏检查主轴供电这一线路各触点连接是否可靠,线路有否断路,直流继电器是否损坏,保险管是否烧坏变频器参数未调好变频器内含有控制方式选择,分为变频器面板控制主轴方式,NC系统控制主轴方式等,若不选择NC系统控制方式,则无法用系统控制主轴,修改这一参数;检查相关参数设置是否合理(3)故障现象三:不带变频的主轴(换档主轴)转速不受控故障原因处理方法系统无S01- S04的控制信号输出检查系统有无换档控制信号输出,若无,则为系统故障更换IC或送厂维修连接线路故障若系
9、统有换档控制信号输出,则检查各连接线路是否存在断路或接触不良,检查直流继电器或交流接触器是否损坏主轴电机损坏或短路检查主轴电机机械未挂档挂好档位 (4)故障现象四:主轴无制动故障原因处理方法制动电路异常或强电元器件损坏检查桥堆,熔断器,交流接触器是否损坏;检查强电回路是否断路制动时间不够长调整系统或变频器的制动时间参数系统无制动信号输出更换内部元器件或送厂维修变频器控制参数未调好 查阅变频器使用说明书,正确设置变频器参数(4)故障现象五:主轴启动后立即停止故障原因处理方法系统输出脉冲时间不够调整系统的M代码输出时间变频器处于点动状态参阅变频器的使用说明书,设置好参数主轴线路的控制元器件损坏检查
10、电路上的各触点接触是否良好,检查直流继电器,交流接触器是否损坏,造成触头不自锁主轴电机短路,造成热继电器保护查找短路原因,使热继电器复位主轴控制回路没有带自锁电路,而把参数设置为脉冲信号输出,使主轴不能正常运转将系统控制主轴的启停参数改为电平控制方式(5)故障现象六:主轴转动不能停止故障原因处理方法交流接触器或直流继电器损坏,长时间吸合,无法控制更换交流接触器或直流继电器4.数控机床运行中主轴的异常现象4.1主轴发热现象（1） 主轴轴承预紧力过大，造成主轴回转时摩擦过大，引起主轴温度急剧升高。（2）主轴轴承研伤或损坏，也会造成主轴回转时摩擦过大，引起主轴温度急剧升高。（3）主轴润滑油脏或有杂质
11、，也会造成主轴回转时阻力过大，引起主轴温度升高。（4）主轴轴承润滑油脂耗尽或润滑油脂过多，也会造成主轴回转时阻力、摩擦过大，引起主轴温度升高。4.2主轴出现异常噪音或振动（1） 主轴部件动平衡不良，使主轴回转时振动过大，引起工作噪声。需要机床生产厂家的专业人员对所有主轴部件重新进行动平衡检查与调试。（2）主轴传动齿轮磨损，使齿轮啮合间隙过大，主轴回转时冲击振动过大，引起工作噪声。（3）主轴支承轴承拉毛或损坏，使主轴回转间隙过大，回转时冲击、振动过大，引起工作噪声。（4）主轴传动带松弛或磨损，使主轴回转时摩擦过大，引起工作噪声。4.3切削时主轴出现停转或旋转不稳现象（1） 主轴电动机与主轴连接的
12、传动带过松，造成主轴传动转矩过小，强力切削时主轴转矩不足，产生报警，数控机床自动停机。（2）主轴电动机与主轴连接的传动带表面有油，造成主轴传动时传动带打滑，强力切削时主轴转矩不足，产生报警，数控机床自动停机。（3）主轴电动机与主轴连接的传动带使用过久而失效，造成主轴电动机转矩无法传动，强力切削时主轴转矩不足，产生报警，数控机床自动停机。（4）主轴传动机构中的离合器、联轴器连接、调整过松或磨损，造成主轴电动机转矩传动误差过大，强力切削时主轴振动强烈。产生报警，数控机床自动停机。5结束语 这篇论文是我在校三年里所学习、总结和积累到的一些数控机床主轴常见故障及故障分析和解决方法。在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意！参考文献1 邓三鹏主编，数控机床故障诊断与维修M. 机械工业出版社 20092沈兵，厉承兆主编， 数控系统故障诊断与维修手册M.机械工业出版社 20096